信息共享對企業供應鏈牛鞭效應影響的研究①

東華理工大學經管學院 孫琪霞 朱青

山東理工大學電氣與電子工程學院 史成東

信息共享對企業供應鏈牛鞭效應影響的研究①

東華理工大學經管學院 孫琪霞 朱青

山東理工大學電氣與電子工程學院 史成東

現代企業之間的競爭是供應鏈之間的競爭，而供應鏈上出現的牛鞭效應現象非常突出，這往往成為影響供應鏈順利運行的一個重要因素。本文以APIOBPCS模型為基礎，將預測環節視為供應鏈的組成部分，通過信息共享改造傳統供應鏈的串行結構，采用基于變換和測量牛鞭效應的控制工程方法，仿真研究了信息共享對制造商-分銷商-銷售商構成的三級供應鏈網絡牛鞭效應的影響。通過仿真證實，信息共享能夠減少牛鞭效應，但不能消除牛鞭效應。最后通過探討物流延遲時間參數和一階指數平滑預測參數對牛鞭效應的影響，給出了弱化牛鞭效應的措施。

信息共享 牛鞭效應 供應鏈 指數平滑預測

牛鞭效應是供應鏈中的需求波動放大現象[1-2]，它是供應鏈結構中最為重要的性能指標，牛鞭效應給企業造成的后果有時甚至非常嚴重。由于較差的需求預測，制造商支付了超額的原材料成本或產生原材料短缺，額外的制造費用、加班費，以及很高的庫存水平導致超額的倉儲費用和大量資金積壓，低效率的運輸過程和超額的運輸成本等。

牛鞭效應問題如此重要，因此多年來一直受到企業家和學者的關注。目前，對牛鞭效應的定量研究主要采用統計分析量化方法和控制工程量化方法[3]。Lee[1]和Chen[2]等學者研究了牛鞭效應的五大因素，并采用移動平均預測、指數平滑預測等方法對需求信號的處理和交貨到訂貨的時間延遲進行了量化處理。劉紅等以H.L.Lee提出的消費需求AR(1)自相關模型為基礎，在假定采用訂貨點庫存策略的前提下，分別推導出了零售商采用移動平均法、一次指數平滑法預測及均方誤差優化預測市場需求時，生產商所面對的需求波動。分析了不同預測技術對牛鞭效應的影響及適用范圍[4]。汪傳旭通過分析ARMA(1，1)需求條件下的供應鏈歷史訂單量信息對牛鞭效應和制造商平均成本的影響，得出歷史訂單量的充分利用可以減少牛鞭效應，降低供應鏈成本[5]。Disney和Towill等人采用控制工程中的傳遞函數、頻率響應和譜分析等方法，提出了分析牛鞭效應的頻率響應曲線最大幅值方法和噪聲帶寬方法[6][7]。王旭坪等利用控制理論建立了多級線性供應鏈的模型，分別使用噪聲帶寬和Matlab/Simulink對一個可擴展多主體線性供應鏈系統的牛鞭效應進行建模和仿真，分析了實施信息共享前后供應鏈系統的牛鞭效應[8]。郭海峰等采用基于變換的離散傳遞函數和測量牛鞭效應的控制工程方法，計算了由一個供應商和一個用戶組成的、使用指數平滑預測的供應商管理庫存供應鏈和傳統供應鏈的牛鞭效應[9]。本文以 APIOBPCS模型為基礎[6]，將信息共享環節(指數平滑預測)視為供應鏈系統的組成部分，采用變換的方法，建立信息共享供應鏈系統的傳遞函數，使用Matlab仿真信息共享對供應鏈系統牛鞭效應的影響。

1 信息共享供應鏈系統

本文主要研究信息共享對制造商-分銷商-銷售商三級供應鏈系統牛鞭效應的影響，供應鏈節點的結構采用APIOBPCS模型。在傳統供應鏈系統(無信息共享)中各節點是串聯的，而信息共享供應鏈系統則是一個前饋系統。

1.1 傳統供應鏈離散傳遞函數

將市場需求信息的預測視為供應鏈節點中的一個環節，采用一階指數平滑預測方法[9]，其變換為平滑系數為預測中的數據平均期。為下游節點觀察到新的庫存水平，向上游節點制定的訂貨量，為凈庫存，為在制品量，為物流生產或配送延遲時間。傳遞函數為：

由于傳統供應鏈中各個節點上的預測環節是相互獨立的，因此傳統供應鏈離散傳遞函數是各個節點變換的乘積。為了簡化，令所有節點使用相同的預測參數和相同的延遲時間。所以，傳統三級供應鏈的離散傳遞函數為：

1.2 信息共享供應鏈離散傳遞函數

在信息共享系統中，各個節點上的預測環節不再是獨立的，而是共享最終需求信息。當=1時，，是指供應鏈上只存在銷售商；當=3時，是指由銷售商和分銷商組成的二級供應鏈的離散傳遞函數。此時的傳遞函數為：

1.3 系統仿真

表1 供應鏈各層級牛鞭效應的仿真結果

1.4 仿真結果分析

依據系統仿真知，牛鞭效應沿供應鏈向上游呈放大趨勢。信息共享供應鏈頻率響應明顯小于傳統供應鏈的頻率響應，說明信息共享對供應鏈牛鞭效應具有消減功能。從表1看出，預測參數相同的情況下，生產或物流延遲時間越長，牛鞭效應越明顯。在交貨提前期相同的情況下，預測參數越大，牛鞭效應越小。這是因為預測的時間越長，預測值越準確。然而取較大的值只能適用于穩態的需求模式。當需求不穩定時，必須取較小的值以密切跟蹤需求來獲得滿意的服務水平，因此，需要在跟蹤需求變化和對牛鞭效應的影響之間做出折中。此外，信息共享能夠有效抑制牛鞭效應，但不能夠完全消除牛鞭效應。這說明牛鞭效應是供應鏈系統固有的特征。

2 弱化牛鞭效應的措施

2.1 時間壓縮策略

供應鏈時間壓縮策略，作為供應鏈管理的有效措施，可獲得更短的提前期、更好的訂貨控制、更低的庫存水平等等，能很好地減輕供應鏈中的牛鞭效應。時間壓縮策略分別從供應鏈物流和信息流兩條渠道進行，即進行信息流和物流兩方面的時間壓縮。

在信息流中進行時間壓縮，主要通過實施信息共享把銷售點(POS)數據實時提供給供應鏈上的每一成員，這樣，每個成員可以根據其下游企業的訂單信息和最終需求信息做出準確而快捷的生產、存貨決策，進而減少庫存、降低成本。通常使用EDI、Extranet、 ERP等軟件和網絡，使供應鏈的各個環節之間達到信息共享，提高供應鏈的整體效率。

在物流方面中進行時間壓縮，可通過消除物流中的冗余工序，并行運作物流流程等手段來實現。

2.2 信息共享激勵策略

根據前面的分析，信息共享能夠弱化牛鞭效應，增加供應鏈的整體績效。但信息共享并不是對供應鏈所有成員都是有益的，例如，對銷售商而言，信息共享幾乎沒有價值。而且供應鏈中的所有成員都可能擔心這些共享的私有信息會泄漏給競爭對手，所以為促進信息共享，應建立信息共享的激勵與監督機制，處理好利益在整個供應鏈中的再分配問題。

3 結語

本文采用基于控制工程的量化建模方法，仿真研究了信息共享對制造商-分銷商-銷售商構成的三級供應鏈網絡牛鞭效應的影響。仿真表明，信息共享是一種有效的減少牛鞭效應的方法。因為其刪除了最終市場需求信息流的時間延遲，改變了傳統供應鏈的串行結構，這在供應鏈理論研究和工程上具有重要意義。本文僅就最終市場需求信息流的共享對供應鏈牛鞭效應的影響進行了研究，關于其它信息流的共享對供應鏈牛鞭效應影響的研究有待進一步深入。

[1] Lee N,Padmanahan S,Whang S.Information distortion in a supply chain:thebullwhip effect[J].Management Science,1997,43(4):546～558.

[2] Chen F.Drezner Z,Ryuan J K,et al. Quantifying the bullwhip effect in a simplesupply chain:the impact of forecasting,lead times,and information [J].Management Science,2000,46(3):436～443.

[3] 黃小原,王靜.供應鏈中的牛鞭效應問題研究進展:存在、量化與控制[J].信息與控制,2004,33(5):579～583.

[4] 劉紅,王平.基于不同預測技術的供應鏈牛鞭效應分析[J].系統工程理論與實踐,2007,(7):26～33.

[5] 汪傳旭.基于ARMA(1,1)需求的供應鏈歷史訂單量信息價值的分析[J].管理工程學報,2006,20(4):25～30.

[6] Dejonckheere J, Disney S M, Towill D R. Transfer function analysis of forecasting induced bullwhip in supply [J].Int. J.Production Economics,2002,78(2):133～144.

[7] Dejonckheere J,Disney S M, Lambreoht M R,et al.Measuring and avoiding thebullwhip effect:a control theoretic approach[J].European Journal of Operational Research,2003,147(3):567～590.

[8] 王旭坪,郭瑞東,胡祥培.基于控制工程的牛鞭效應建模與仿真研究[J].中國管理科學,2006,(14):469～473.

[9] 郭海峰,黃小原.供應商管理庫存對牛鞭效應的影響[J].控制工程, 2007,14(1):111～114.

F253

A

1005-5800(2010)11(b)-248-02

江西省高校人文社會科學研究基金(JJ1003)。